Понятие об информационное моделировании

<

110313 0510 1 Понятие об информационное моделированииМОДЕЛИРОВАНИЕ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ

Исторически первыми моделями как заместителями некоторых объектов были языковые знаки, возникшие в ходе развития человечества и постепенно превратившиеся в разговорный язык. Слово было первой моделью реального объекта.

Следующим этапом развития моделирования можно считать возникновение знаковых числовых обозначений (от зарубок до возникновения изображения чисел в виде цифр как системы знаков). Далее в Греции была создана геометрическая модель Солнечной системы, а Гиппократ для изучения человеческого глаза воспользовался его физической моделью – глазом быка.

В основе термина «модель» лежит латинское слово modulus мера, образец. Появление этого термина связано с тем обстоятельством, что при изучении сложных явлений (процессов, систем …) не всегда удается учесть всю совокупность факторов, определяющих свойства объекта исследования. Поэтому при создании модели учитывают лишь наиболее существенные, характерные факторы, отражающие основные свойства объекта исследования. В результате объект исследования заменяется некоторым упрощенным подобием (моделью), но обладающим теми же характерными, главными признаками, что и объект исследования.

С позиции информатики, решение любой задачи описывается технологической цепочкой: «реальный объект — модель — алгоритм — программа — результаты — реальный объект». Важное звено «модель» — необходимый, обязательный этап решения задачи. Под моделью понимается некий мысленный образ реального объекта (системы), отражающий существенные свойства объекта и заменяющий его в процессе решения задачи.

Различают модели материальные (натурные) и идеальные (абстрактные), связанные с человеческим мышлением, воображением, восприятием. Идеальных модели можно разбить на классы: Вербальные (текстовые), Математические и Информационные. Последние являются классом знаковых моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах самой разнообразной природы.

Заметим, что такое деление весьма условно, а в рамках информатики информационно-логическую модель будем считать предшествующей математической.

 

 

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Начнем с определения простейших понятий информационного моделирования.

Экземпляром будем называть представление предмета реального мира с помощью некоторого набора его характеристик, существенных для решения данной информационной задачи (служащей контекстом построения информационной подели). Множество экземпляров, имеющих одни и те же характеристики и подчиняющиеся одним и тем же правилам, называется объектом (информационным). Например, каждый студент-экземпляр после абстрагирования превратится в Объект-Студент ( имя, фамилия, факультет, специальность, курс, группа, адрес).

 

Таким образом, объект есть абстракция(модель) предметов реального мира, объединяемых общими характеристиками и поведением.

Информационная модель какой-либо реальной системы состоит из объектов. Каждый объект в модели должен быть обеспечен уникальным и значимым именем
(а также идентификатором, служащим ключом для указания этого объекта, связи его с другими объектами модели). Таким образом обозначение, наименование объекта — это элементарная процедура, лежащая в основе информационного моделирования.

<

Объект представляет собой один типичный (но неопределенный) экземпляр чего-то в реальном мире и является простейшей информационной моделью. Объекты представляют некие «сущности» предметов реального мира, связанные с решаемой задачей.

Большинство объектов, с которыми приходится встречаться, относятся к одной из следующих категорий:

  • реальные объекты;
  • роли;
  • события;
  • взаимодействия;
  • спецификации.

Реальный объект — это абстракция физически существующих предметов. Например, на автомобильном заводе это кузов автомобиля, двигатель, коробка передач; при перевозке грузов это контейнер, средство перевозки.

Роль — абстракция цели или назначения человека, части оборудования или учреждения (организации). Например, в университете как в учебном заведении это студент, преподаватель, декан; в университете как в учреждении это приемная комиссия, отдел кадров, бухгалтерия, деканат.

Событие — абстракция чего-то случившегося. Например, поступление заявления от абитуриента в приемную комиссию Университета, сдача (или несдача) экзамена.

Взаимодействия — объекты, получаемые из отношений между другими объектами. Например, сделка, контракт (договор) между двумя сторонами, свидетельство об образовании, выдаваемое учебным заведением его выпускнику.

Объекты-спецификации используются для представления правил, стандартов или критериев качества. Например, перечень знаний, умений и навыков выпускника математического факультета, рецепт проявления фотопленки.

Для каждого, объекта должно существовать его описание — короткое, информационное утверждение, позволяющее установить, является некоторый предмет экземпляром объекта или нет. Например, описание объекта «Абитуриент университета» может быть следующим: человек в возрасте, до 35 лет, имеющий среднее образование, подавший в приемную комиссию документы и заявление о приеме.

Предметы реального мира имеют характеристики (такие, например, как имя, название, регистрационный номер, дата изготовления, вес и т.д.). Каждая отдельная характеристика, общая для всех возможных экземпляров объекта, называется атрибутом. Для каждого экземпляра атрибут принимает определенное значение. Так, объект Книга имеет атрибуты Автор, Название, Год издания, Число страниц.

У каждого объекта должен быть идентификатор — множество из одного или более атрибутов, значения которых определяют каждый экземпляр объекта. Для книги атрибуты Автор и Название совместно образуют идентификатор( т.к. Год издания и Число страниц не могут определить объект Книга. Объект может иметь и несколько идентификаторов, каждый из которых составлен из одного или нескольких атрибутов.

Одним из способов представления объекта информационной модели является таблица.

110313 0510 2 Понятие об информационное моделировании

Можно классифицировать атрибуты по принадлежности к одному из трех различных типов: описательные, указывающие, вспомогательные.

 

3. СВЯЗИ МЕЖДУ ОБЪЕКТАМИ

В реальном мире между предметами существуют различные отношения. Если предметы моделируются как объекты, то отношения, которые систематически возникают между различными видами объектов, отражаются в информационных моделях как связи. Каждая связь задается в модели определенным именем. Связь в графической форме представляется как линия между связанными объектами и обозначается идентификатором связи.

Существует три вида связи: один-к-одному, один-ко-многим и многие-ко-многим .

Связь один-к-одному существует, когда один экземпляр одного объекта связан с единственным экземпляром другого. Связь один-к-одному обозначается стрелками . Например,

Предприятие Директор

название, фамилия, имя отчество,

(другие атрибуты) (другие атрибуты)

 

 

 

Связь один-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним (или более) экземпляром второго объекта, но каждый экземпляр второго объекта связан только с одним экземпляром первого. Множественность связи изображается двойной стрелкой . Например,

Город Район

Название название

(другие атрибуты) (другие атрибуты)

 

Связь многие-ко-многим существует, когда один экземпляр первого объекта связан с одним или большим количеством экземпляров второго и каждый экземпляр второго связан с одним или многими экземплярами первого. Этот тип связи изображается двусторонней стрелкой . Например,

 

Студент Предмет

.фамилия . название

. № зачетной книжки . количество учебных часов

. факультет

 

Помимо множественности, связи могут подразделяться на безусловные и условные Все связи в информационной модели требуют описания, которое, как минимум, включает:

• идентификатор связи;    ,

• формулировку сущности связи;

• вид связи (ее множественность и условность);

• способ описания связи с помощью вспомогательных атрибутов объектов.

 

Дальнейшее развитие представлений информационного моделирования связано с развитием понятия связи, структур, ими образуемых, и задач, которые могут быть решены на этих структурах. Ниже на рисунке для сравнения приведены схемы информационных моделей типа «очередь» (а), «цикл» (б) и «дерево» в).

 

Рис. 1.42. Информационные модели типа «очередь» (а), «цикл» (б), «дерево» (в)

Таким образом, типы данных в программировании, обсуждавшиеся в ранее, тесно связаны с определенными информационными моделями данных.

<

Комментирование закрыто.

MAXCACHE: 0.91MB/0.00135 sec

WordPress: 21.85MB | MySQL:117 | 1,329sec